青岛开发区某城市污水处理厂设计计算书 73页

青岛理工大学毕业设计（论文）用纸目录第1章污水处理系统的设计计算31.1设计流量：31.2格栅设计计算31.2.1粗格栅主要设计参数31.2.2细格栅主要设计参数61.3进水泵房设计计算81.4曝气沉砂池的计算81.4.1设计参数：81.4.2设计计算81.5配水井的计算101.5.1进水管管径101.5.2矩形宽顶堰101.5.3配水管管径D2121.5.4配水漏斗上口口径D121.6倒置A2/O生物反应池的计算121.6.1反应池容积121.6.2单池的有效面积121.6.3需氧量计算141.6.4鼓风曝气装置151.7二沉池设计计算181.7.1设计说明181.7.2设计计算181.8二沉池集配水井的设计计算271.8.1集配水井的尺寸271.8.2二沉池集配水井水力计算281.9紫外线消毒工艺计算291.9.1峰值流量291.9.3消毒渠设计291.10巴氏计量槽301.10.1设计参数301.10.2设计计算31第2章污泥处理系统的设计计算352.1污泥量计算362.1.1回流污泥量计算362.1.2剩余污泥量计算382.2污泥浓缩池402.2.1设计参数402.2.2设计计算412.3污泥贮池432.3.1污泥量计算4473\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸2.3.2贮泥池容积452.3.4管道部分设计462.4污泥消化池462.4.1一级消化池的主体设计462.4.2二级消化池的主体设计482.4.3消化池的各部分表面设计482.4.4消化池热工计算492.4.5沼气混合搅拌计算532.4.6消化池的管道设计542.5污泥脱水机房552.5.1脱水后污泥量552.5.2加药量计算562.5.3脱水机型号的选择562.5.4溶药系统56第3章三级深度处理的设计计算583.1活性沙过滤器的原理和特点583.2砂滤器设计计算参数613.3空气压缩系统623.4絮凝剂投加系统643.5控制系统643.6电气配电与马达控制柜663.7砂滤器系统设计计算66第4章构筑物高程设计684.1污水处理构筑物高程计算684.1.1构筑物水头损失684.1.2管渠水头损失694.1.3污水处理高程计算及布置7173\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸第1章污水处理系统的设计计算1.1设计流量：设计平均流量：Qa=40000t/d=40000m3/d=0.463m3/s总变化系数Kz：由于Q=0.463m3/s=463L/s查表知Kz=1.41所以设计最大流量Qmax=Kz×Qa=1.41×40000=56400m3/d=0.65m3/s1.2格栅设计计算格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道泵、房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂流物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截留的物质称为栅渣。栅渣含水率约为70%~80%，容重约为750kg/m31.2.1粗格栅主要设计参数栅条宽度s=10.0mm;栅条间隙宽度e=70.0mm;栅前水深h=0.8m过栅流速v=0.9m/s;格栅倾角α=60°(1)栅槽宽度　栅条的间隙数n=73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸式中Qmax——最大设计流量（m3/s）α——格栅倾角(°)α=60°e——栅条间隙（m）取b=0.07mn—格栅间隙数（个）h——栅前水深（m）取h=0.8mv——过栅流速（m/s）取v=0.9m/s则n=栅槽宽度B设栅条宽度S=10mm，则栅槽宽度B=S（n-1）+en=0.01×11+0.07×12≈1.0(m)(2)通过格栅的水头损失h1阻力系数ξξ=β(）=2.42×()=0.181当断面为矩形时,β=2.42通过格栅的水头损失h1,,m73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸计算水头损失h0=ξ=0.181×=0.00747（m）通过格栅的水头损失h1=h0k=0.00747×3≈0.022(m)(3)栅后槽总高度H，m设删前渠道超高h2=0.3m则H=h+h1+h2=0.8+0.02+0.3=1.12(m)（4）删槽总长度L，m进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽度B1=0.95m,进水渠展开角α1=20°。L1=（m）栅槽与出水渠道连接渠的渐窄长度L2，mL2=(m)栅槽总长度L，mL=L1+L2+1.0+0.5+式中，H1为删前渠道深，H1=h+h2=0.8+0.3=1.1(m)73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸L=0.07+0.035+1.0+0.5+≈2.24(m)(5)每日栅渣量W,m3/dW==≈0.4m3/d>0.2m3/d,采用机械清渣格栅。1.2.2细格栅主要设计参数栅条宽度s=10.0mm;栅条间隙宽度e=6.0mm;栅前水深h=0.8m过栅流速v=0.9m/s;格栅倾角α=60°（1）栅槽宽度　栅条的间隙数ｎ个　　　　　ｎ＝式中Qmax——最大设计流量(m3/s)α——格栅倾角(°)α=60°e——栅条间隙（m）取b=0.006mn——栅条间隙数（个）h——栅前水深（m）取h=0.8mv——过栅流速（m/s）取v=0.9m/s则n=栅槽宽度B设栅条宽度S=10mm，则栅槽宽度B=S（n-1）+en=0.01×69+0.006×70≈1.2(m)(2)通过格栅的水头损失h1阻力系数ξξ=β(）=2.42×()=4.782其中设栅条断面为矩形断面,β=2.4273\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸通过格栅的水头损失h1,,m计算水头损失h0=ξ=4.782×=0.171（m）通过格栅的水头损失h1=h0k=0.171×3≈0.513(m)(3)栅后槽总高度H，m设删前渠道超高h2=0.3m则H=h+h1+h2=0.8+0.51+0.3=1.61(m)（4）删槽总长度L，m进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽度B1=0.85m,进水渠展开角α1=20°L1=（m）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，mL2=(m)栅槽总长度L，mL=L1+L2+1.0+0.5+式中，H1为删前渠道深，H1=h+h2=0.8+0.3=1.1(m)L=0.481+0.241+1.0+0.5+≈2.86(m)(5)每日栅渣量W,m3/dW==≈3.98m3/d>0.2m3/d,采用机械清渣73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸1.3进水泵房设计计算设计流量Qmax=0.65m3/s设备类型：选用QW型潜水式排污泵（型号：400QW1500－10－75）。设备台数：三台（两用一备）设备基本参数：单台流量Q＝1500m3/h设计扬程H＝10m单台功率N＝75kw口径D＝400mm转速r=980r/min效率η=82.07%1.4曝气沉砂池的计算1.4.1设计参数：旋流速度控制在0.25~0.30m/s之间；②最大时流量的停留时间为1~3min，水平流速一般为0.08~0.12m/s；③有效水深为2~3m，宽深比为1.0~1.5，长宽比可达5；④曝气装置，可采用压缩空气竖管连接穿孔管（穿孔孔径为2.5~6.0㎜)或压缩空气竖管连接空气扩散板，每m3污水所需曝气量为0.1~0.2m3或每m2池表面积3~5m3/h。1.4.2设计计算（1）池子的总有效容积V，m3V=Qmaxt×60式中Qmax——最大设计流量，m3/s,Qmax=0.65m3/s;t——最大设计流量时的流行时间，min,取t=2min;则：V=0.65×6×60=234.0（m3）73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸(2)水流断面积A，m2A=式中，Qmax为最大设计流量，m3/s，v1为最大设计流量时的水平流速，取0.08m/s则：A=0.65/0.08=8.125（m2）(3)池总宽度B,mB=式中，h2为设计有效水深，m,取h2=2m。则:B==8.13/2=4.065(m)取为4.1m(4)每个池子宽度b，m取n=2格，b==4.1/2=2.05(m)宽深比:=2.05/2≈1.0,满足要求。（5）池长L，mL==234.0/8.125≈28.8(m)此时长宽比为14，满足要求。(6)每小时所需空气量q,m3/hq=dQmax×3600式中,d为每立方米污水所需空气量，m3,取d=0.2m3/m3污水则:q=0.2×0.65×3600=468(m3/h)(7)沉砂斗尺寸沉砂斗上口宽a,ma=+a1式中h——斗高，m,取h=0.35m；a1\——斗底宽，m,取a1=0.5m;斗壁与水平面的倾角55°，a=+a1=73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸沉砂室沉砂斗体积Ｖ0，,m3设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为：V0=　式中a——沉砂斗上顶宽，m;a1——沉砂斗下底宽，m。则：V0===5.78（m3）（8）沉砂池高度h3.m采用重力排砂，设池底坡度为0.1，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分。∵沉砂室的宽度为L=2（L2+a）+0.2,∴L2==9.9（m）(0.2为两沉砂斗之间隔壁厚)h3=h3/+0.1×L2=0.35+0.1×9.9=1.34（m）(9)沉砂池总高度H,m取超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+2+1.34=3.64（m）1.5配水井的计算1.5.1进水管管径配水井进水管的设计流量Q=40000m3/d=1666.7m3/h,最高时设计水量Q=56400m3/d=2349.9m3/h.当进水管管径D1=1000mm时，查水力计算表，得知v=0.83m/s<1.0m/s,满足要求。1.5.2矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再从管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量应为q=2349.9/2=1174.95(m3/h)。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。堰上水头H0因单个出水溢流堰的流量为q=1174.95m3/h=326.4L/s,一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰。所以，本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸矩形堰的流量q=m0bH式中q——矩形堰的流量，m3/s;H——堰上水头，m;b——堰宽，m,取堰宽b=0.6m;m0——流量系数，通常采用0.327-0.332，取0.33。则H=（）=（）≈0.52(m)堰顶厚度B根据有关实验资料，当2.5<<10时，属于矩形宽顶堰。取B=1.5m,这时=2.88（在2.5-10范围内），所以，该堰属于矩形宽顶堰。73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸1.5.3配水管管径D2设配水管管径D2=700mm，流量q=326.4L/s,查水力计算表得知，v=0.85m/s<1.0m/s,满足要求。1.5.4配水漏斗上口口径D按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5×D1=1.5×1000=1500mm。1.6倒置A2/O生物反应池的计算生物反应池是本课程设计的核心内容，是污水厂的关键性构筑物。1.6.1反应池容积V=式中：Qave－平均设计流量，m3/d；Xa－混合液污泥浓度，一般采用2500～4000mg/L，设计取值4000mg/L（安全考虑）；Us－BOD污泥负荷一般采用0.1～0.2,设计取值0.15。已知Qave＝40000m3/d,进水BOD＝250mg/L,出水BOD＝10mg/L代入数据得：V＝16000m31.6.2单池的有效面积A=L×B=73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸式中：L－单池长度，50m；B－单池宽度，26.7m；H－生物池有效水深，设计取6m。已知V＝16000m3,则L×B＝1333.3m2设计取L＝50m，则B＝26.7m,每个池子设三个廊道，则每个廊道长＝50m,宽b＝B/3＝8.89m(取8.9m)验证：L/b＝50/8.9＝5.62(符合规范，L/B一般为5～10)b/H＝8.9/6＝1.48(符合规范，B/H一般为1～2)单池实际容积：V＝3×b×L×H代入数据得：单池的实际容积V＝8010m3(满足要求)根据设计要求，生物池各区容积比例：缺氧区：厌氧区：好氧区：调节区＝2：2：7：1则生物池各区容积分别为：V缺＝1335m3V厌＝1335m3V好＝4673m3V调＝668m373\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸各段停留时间分别为：缺氧区：2h厌氧区：2h好氧区：7h调节区：1h1.6.3需氧量计算硝化需氧量：OVN＝[4.6(出水TN－出水NH-N)+(4.6－2.9)(进水TN－出水TN)]×1.5×Qave/1000已知：出水TN＝15mg/L,出水NH3-N＝5mg/L,进水TN＝50mg/L，Qave＝40000m3/d代入数据得：OVN＝6330m3/d有机物氧化需氧量：OVC＝1.6(进水BOD－出水BOD)×1.15×Qave/1000已知：进水BOD＝250mg/L，出水BOD＝10mg/L，Q＝40000m3/d代入数据得：OVC＝17664m3/d反硝化消耗有机物好氧量：OV’N＝2.86×(进水TN－出水TN)×1.6×Qave/100073\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸已知：出水TN＝15mg/L，进水TN＝50mg/L，Qave＝40000m3/d代入数据得：OV’N＝6406.4m3/d总需氧量：OV＝OVN＋OVC＋OV’N代入数据得：OV＝30400.4m3/d实际供气量：V=式中：EA－氧转移效率，与水深有关，穿孔曝气管取15％；ρ－空气密度，取1.293；Qw－空气含量，约为，取值0.233。代入数据得：V＝672719m3/d1.6.4鼓风曝气装置（1）空气离开曝气池面时氧的百分比Qt＝代入数据得：Qt＝18.43其中EA－氧转移效率，与水深有关，穿孔曝气管取15％；（2）曝气池混合液中平均氧饱和度73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸Csm＝Csw×（）式中：Csw－清水表面处饱和溶解氧，T＝30°时，Csw＝7.63；Pb－扩散器出口处的绝对压强，Pb＝标准大气压＋有效水深/100＝0.1013+6/100＝0.16MPa（1mHO＝0.01MPa）。代入数据得：Csm＝9.25mg/L（3）换算为20°条件下脱氧清水的充氧量NO=式中：α－α＝，α一般为0.8～0.85,设计采用0.8；Β－β＝，β一般为0.9～0.97,设计采用0.9；CO－混合液剩余DO值（一般能够保持在1.5～2.0mg/L左右，最不利的情况将出现在盛夏，设计取最不利值2mg/L）。代入数据得：NO=35234.2kgO2/d＝1468.1kgO2/h（4）供气体积Gs＝代入数据得：Gs＝32624.3m3/h＝543.7m3/min73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸5）设备的选择选用离心鼓风机六台，五用一备，单台风量为108.7m3/min，排气压力为88.2KPa，所配电功率N=220kw。（6）空气管系统计算在好氧区中间廊道上设一根干管，在两边好氧区各设两根配气竖管，调节区设一根配气竖管，共五根配气竖管。1）每根竖管的供气量q’＝式中：n－配气竖管的总数，设计取5个。代入数据得：q’＝6524.9m3/h2)好氧区所需空气扩散器总数n’＝式中：A－好氧区和调节区平面面积，设计取50×8.9×2××＝741.7m2；a－每个空气扩散器的服务面积，设计取0.5m2。代入数据得：n’=1483个安全考虑，设计采用每个竖管上安设375个空气扩散器。3)调节区所需空气扩散器总数n’’＝73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸式中：A－好氧区和调节区平面面积，设计取50×8.9×2××＝148.3m2；a－每个空气扩散器的服务面积，设计取0.5m2。代入数据得：n’＝297个安全考虑，设计采用每个竖管上安设310个空气扩散器。1.7二沉池设计计算1.7.1设计说明二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，它的作用是泥水分离，使混合液澄清。选用辐流式沉淀池1.7.2设计计算（4）沉淀池部分有效容积该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。设计参数设计进水量：Q=28080m3/d（每组），二沉池个数为两个。单池表表面负荷：q’一般采用0.8～1.5,设计取值0.9m3/(m2·h）（出于安全考虑）73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸设计计算面积A＝代入数据得：A=1300m2池直径D=代入数据的：D=40.69m，但出于安全考虑，D取值42m沉淀部分有效水深h2=q’×t式中：t－沉淀时间，一般为1.5～4.0h，取值t＝4h。（出于设计安全考虑）。h2=3.6二沉池有效水深宜采用2.0～4.0m，因此符合规定其中径深比：D/h2＝11.7径深比一般应为6～12，因此符合规定V0＝73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸代入数据得：V0＝4985m3（5）沉淀池坡底落差h4＝式中：I－池底坡度，坡向泥斗的底坡不宜小于0.05，设计取值0.05；r1－泥斗上顶半径，设计取值3m。代入数据得：h4＝0.9m（6）沉淀池周边（有效）水深H0＝h2+h3+h5式中：h3－缓冲层高度，一般采用0.5m；h5－挂泥板高度，一般采用0.5m。代入数据得：H0＝4.6m（7）沉淀池总高度H＝H0＋h4＋h6式中：h6－二沉池超高，，不宜小于0.3m，设计取0.5m。代入数据得：H＝6.0m（8）泥斗计算1）污泥斗高度h7＝（r1－r2）tgα73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸式中：r1－泥斗上顶半径，设计取值3m；r2－泥斗下顶半径，设计取值2m；α－泥斗壁角度，设计为60°。代入数据得：h7＝1.732m2）污泥斗容积V1＝代入数据得：V1＝34.4m33）池底锥形部分容积V2＝式中：r－泥斗上顶半径，设计取值3m；R－二沉池半径，设计取值21m。已知：h4＝0.9m代入数据得：V2＝483.2m3因此，池底可储存污泥的体积为：V1+V2＝517.6m3（9）进水系统计算1)进水管设计流量73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸Q进＝Q单（1+R）式中：Q单－单池设计流量，本设计为0.325m3/s；R－回流比，本设计取值200％。代入数据得：Q进＝0.975m3/s验证：进水管径D1采用1000mm，则流速V＝＝1.24m/s>0.6m/s（符合规范）2)进水竖井进水井径D2采用2000mm,出水口尺寸0.7×1.5m2，共6个沿井壁均匀分布。出水口流速：v2＝代入数据得：v2＝0.155m/s<0.2m/s(符合规范)3)紊流筒计算紊流筒过流面积：f＝式中：v3－紊流筒中流速一般为0.02～0.03m/s(设计取0.03m/s)。代入数据得：f＝32.5m/s73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸紊流筒直径：代入数据得:D3=6.74m（11）出水部分设计1)环形集水槽内流量q集＝已知：Q设＝0.325m3/s代入数据得：q集＝0.16m3/s2)环形集水槽设计（采用双侧集水环形集水槽）槽宽：b＝式中：k－安全系数，一般采用1.2～1.5,设计采用1.5(安全考虑)。代入数据得：b＝1.017m,设计采用1.1（安全考虑）3)槽内终点水深h终＝式中：v－槽中流速，设计采用0.6m/s。代入数据得：h终＝0.242m73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸4)临界水深hk＝代入数据得：hk＝0.129m5)槽内起点水深h起＝代入数据得：h起＝0.424m校核：当水流增加一倍时，即＝0.32m3/s，槽内流速v取0.8m/s则：h=因此，设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高度为0.6+0.3（超高）=0.9m。(12)出水溢流堰的设计采用出水三角堰，角度为90°。1)每个三角堰的流量73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸q1＝式中：H－堰上水头，本设计取0.05m（H2O）。代入数据得：q1＝0.00078m3/s2)三角堰个数n1＝代入数据得：n1＝416.7个（设计取417个）3)三角堰中心距L1＝＝式中：b1－出水堰距池边距离，设计取0.85m。代入数据得：L1＝0.603m(13)二沉池校核1)二沉池底部干物质TSbs＝式中：tE－浓缩时间，设计取1h；SVI－污泥体积指数，规定SVI≥100mg/L，设计采用100mg/L；代入数据得：TSbs=10kg/m373\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸2)曝气池内干物质TSbb=式中：TSrs－回流污泥中干物质量，TSrs＝(0.5～0.7)TSbs,设计取TSrs＝0.6TSbs，即TSrs＝6kg/m3；R－污泥回流比，设计采用200％。代入数据得：TSbb=4kg/m33)污泥沉降比VSV＝TSbb×SVI代入数据得：VSV＝400ml/L4)泥水分离区高度h2＝代入数据得：h2＝2.25m5)污泥容积qsv=TSbb×SVI×q式中：qa－表面水力负荷，一般采用0.8～1.5,设计采用0.9代入数据得：qsv＝360L/(m3﹒h)6)存储区高度73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸h3＝式中：C－经验浓度值，C＝300t+500＝800L/m代入数据得：h3＝0.61m7)浓缩排泥区高度h4＝式中：C－经验浓度值，C＝300t+500＝800L/m代入数据得：h4＝1.35m8）总池深：H＝h1＋h2+h3+h4式中h1－清水区高度，设计采用0.5m。代入数据得：H＝4.71m<二沉池原计算池深6.0m(满足要求)1.8二沉池集配水井的设计计算1.8.1集配水井的尺寸设计圆形配水井，其直径为。配水井面积设其水力停留时间为，则该配水井的有效体积为73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸V=QT=0.65×5×60=195m3则该配水井的有效深度为H=V/A=195/28.26=6.9设超高为，则配水井高度为7.4m外层的集水井直径为。1.8.2二沉池集配水井水力计算①配水经中心管管径为DN1300的铸铁管，当回流比时，设计流量Q=650×3=1950L/s，查得m/s，‰，，得局部水头损失为m②设沉淀池进水管管径为DN1100mm的铸铁管，当回流比时，设计流量Q=650÷2×3=975L/s，查得m/s，‰，，得局部水头损失为：m③设集水井进水管管径DN600mm的铸铁管，设计流量Q=650÷2=325L/s，查得m/s，‰，，得局部水头损失为m73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸④设总出水管管径为DN1000mm的铸铁管。设计流量Q=650L/s，根据《给排水手册》第一册的铸铁管水力计算表得，m3/s，‰，，得局部水头损失为m故二沉池集配水井水头损失为：m1.9紫外线消毒工艺计算1.9.1峰值流量Qmax=40000×1.41=56400m3/dQmax为最大设计流量，总变化系数Kz=1.411.9.2灯管数初步选用UV3000PLUS紫外线消毒设备，每3800m3/d需14根灯管。故n平=（根）n峰=(根)拟选用6根灯管为一个模块，则模块数N24.67（个）1m/s（符合规范）（3）.水头损失计算沿程水头损失h1=ajL式中：a－比阻，设计采用1；L－二沉池至回流污泥泵房的距离，设计采用60m。代入数据得：h1=0.06m局部水头损失h2＝（＋＋）式中：－管径为1m的45°弯头局部损失系数，管段内设有四个45°弯头，＝4×0.54＝2.16；73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸－管径为1m的90°弯头局部损失系数，管段内设有两个90°弯头，＝2×1.08=2.16；－闸门局部损失系数，＝0.06；v－排泥管内流速，v＝1.19m/s。代入数据得：h2＝0.316m。总水头损失h回＝h1＋h2代入数据得：h回＝0.376m（设计采用0.4m）2.1.2剩余污泥量计算（1）Q＝0.312×kst×D×j式中：kst－采用钢管（新管、焊接），kst＝95；D－排泥管管径，设计取0.15m；j－水力坡度，设计取0.012。代入数据得：Q＝73.78m3/h.（2）排泥管内流速v＝0.397×kst×D×j代入数据得：v＝1.16m/s>1m/s（符合规范）73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸（3）水头损失计算：沿程水头损失h1＝ajL式中：a－比阻，设计采用1；L－回流污泥泵房至污泥贮池的距离，设计采用60m。代入数据得：h1＝0.06m局部水头损失h2＝（＋＋）式中：－管径为0.15m的45°弯头局部损失系数，管段内设有两个45°弯头，＝4×0.54=2.16；－管径为0.15m的90°弯头局部损失系数，管段内设有两个90°弯头，＝2×1.08=2.16；－闸门局部损失系数，＝0.06；v－排泥管内流速，v=1.16m/s。代入数据得：h2＝0.301m总水头损失h剩＝h1＋h273\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸代入数据得：h剩＝0.361m（设计采用0.37m）（4）剩余污泥泵的选择选用WDB无堵塞泵。型号：WDB-100-100-250D台数：两台（一用一备）单泵流量：Q=80m3/h扬程：H=9m吸程：Hs=5m轴功率：N＝4.17kw2.2污泥浓缩池污泥处理的主要目的是去除污泥颗粒中的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。常用的污泥浓缩有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。设计采用离心浓缩法。离心浓缩法的原理是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心场所受到的离心力的不同而分离。虽然离心浓缩法运行费用和机械维修费用较高，但由于离心力几千倍于重力，因此，离心浓缩法占地面积小，造价低，符合开发区污水厂要求占地面积小的设计要求，故本设计中采用重力浓缩池中的辐流浓缩池。2.2.1设计参数①浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求：a）污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2·d)；73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸b）浓缩时间不宜小于12h；c）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%～98%；d）有效水深宜为4m，最低不小于3m；e）采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为1～2m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。②污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。③当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确设计参数。④污泥浓缩脱水可采用一体化机械。2.2.2设计计算进入浓缩池的剩余污泥量为1771=0.0206m3/s，设计中选用2座浓缩池，单池流量为：Q1=885.5m3/d=0.0103m3/s。设计中浓缩前污泥含水率为，浓缩后污泥含水率为，固体浓度。图4-1浓缩池计算简图73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸⑴浓缩池面积A,浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用30(kg/(m2.d))浓缩池面积A=Q1C0/G=885.5×6÷30=177.1m2Q——污泥量，m3/d；Co——污泥固体浓度，kg/m3；G——污泥固体通量，kg/(㎡.d)；⑵浓缩池直径,设计采用圆形辐流沉淀池：A=πD2/4,所以D=15.02，设计取D=15.1(m)则设计A=179.08(m2)⑶浓缩池深度浓缩池工作部分的有效水深T为浓缩时间,取16(h)h2=885.5×16/(24×179.08)=3.3m超高,缓冲层高度,浓缩池设机械刮泥,池底坡度,污泥斗上底直径,下底直径池底坡度造成的深度污泥斗高度——污泥斗倾角；73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸浓缩池深度⑷浓缩后分离出来的污水量⑸浓缩后剩余污泥量⑹溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出，出水管管径为。出水槽流量，设出水槽宽，水深为，则水流速为。溢流堰周长：溢流堰采用单侧三角形出水堰，堰宽，深。每格沉淀池有个三角堰。三角堰的流量为：三角堰堰水深为：三角堰后自由跌落，则出水堰水头损失为。2.3污泥贮池73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸各构筑物为间歇排泥，污泥贮池设为圆形池，池顶不加盖，设有潜水搅拌器，污泥在污泥贮池的停留8小时后，自流进入污泥脱水机房。2.3.1污泥量计算（1）回流污泥量Q回＝Q×R式中：Q－平均设计流量，1666.7m3/h；R－污泥回流比，设计采用200％。代入数据得：Q回＝3333.4m3/h（2）剩余污泥量W=Y×(进水BOD－出水BOD)×Q式中：Y－污泥产率，设计采用1.06；Q－平均设计流量，1666.7m3/h。代入数据得：W=10176kg/d（3）湿污泥量Q剩＝式中：P-污泥含水率，设计采用99.3％。代入数据得：Q剩＝1453.7m3/d=60.57m3/h（4）总污泥量73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸Q总＝Q回＋Q剩代入数据得：Q总＝3393.97m3/h2.3.2贮泥池容积V＝Q剩×t式中：t－停留时间，设计采用8h。代入数据得：V＝484.5m3污泥贮池尺寸：D=式中：h2－有效水深，设计采用4m。已知V＝484.5m3代入数据得：D＝12.42m（设计采用12.5m）2.3.3贮泥池高度污泥斗高度——污泥贮池边长，；——污泥斗底边长，；——污泥斗倾角，一般采用。设计中取，，污泥斗底为正方形，边长为73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸式中——贮泥池超高，。设计中取2.3.4管道部分设计贮泥池中设的吸泥管两根。2.4污泥消化池2.4.1一级消化池的主体设计⑴一级消化池的总容积采用两座一级消化池，则每座池子的有效容积V0：⑵消化池直径⑶消化池总高度73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸集气罩直径d1采用2m，池体下锥体直径d2m，集气罩高度m，上锥体高度m，消化池柱体高度m>m，下锥体高度m，则消化池总高度：⑷集气罩容积⑸弓形部分容积⑹圆柱体容积⑺下锥体容积⑻消化池总有效容积为73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸符合设计要求。2.4.2二级消化池的主体设计二级消化池的总容积采用2座二级消化池，每座二级消化池与一级消化池串联，则二级消化池有效容积为二级消化池各部分尺寸与一级消化池相同。2.4.3消化池的各部分表面设计⑴集气罩表面积⑵池顶表面积73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸⑶池盖表面积⑷池壁表面积设一级消化池位于泥面以上的高度为m，地面下m地面上部分的面积为：②地面下部分的面积为：③池的表面积为：式中得2.4.4消化池热工计算提高新鲜污泥温度的耗热量：中温消化温度TD=35℃，新鲜污泥年平均温度为TS=17.3℃，日平均最低温度为TS’=12℃73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸每座一级消化池投配的最大生污泥量，投配率采用5%:V＇＇=4153×5%=208m3/d则全年平均耗热量为Q1=V＇＇/24×(TD-TS)×4186.8=642255KJ/h最大耗热量为QMAX=208/24(35-12)×4186.8=834569KJ/h消化池池体耗热量消化池各部传热系数采用：池盖K=2.93KJ/(m2·h·℃),池壁：地面以上K=2.5KJ/(m2·h·℃)，地面以下及池底K=1.9KJ/(m2·h·℃)。池外介质为大气时，全年平均气温TA=11.6℃,冬季室外计算温度TA=-9℃。池外介质为土壤时，全年平均温度为TB=12.6℃，冬季计算温度为TB=4.2℃。池上盖部分全年平均耗热量为：Q2=(F1+F2)K(TD-TA)×1.2=34876.1KJ/h最大耗热量为Q2MAX=423.9×2.93×[35-(-9)]×1.2=65579.0KJ/h池壁：地面上部分全年平均耗热量：Q3=F3K(TD-TA)×1.2=33948.7KJ/h最大耗热量：Q3MAX=483.6×2.5×[35-(-9)]×1.2=63835.2KJ/h地下部分全年耗热量：73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸Q4=F4K(TD-TA)×1.2=17640.3KJ/h最大耗热量：Q4MAX=345.4×1.9×(35-4.2)×1.2=24255.4KJ/h池底部分全年平均耗热量：Q5=F5K(TD-TB)×1.2=20847.6KJ/h最大耗热量：Q5MAX=408.2×1.9×(35-4.2)×1.2=28665.4KJ/h每座消化池池体全年平均耗热量及最大耗热量：Q0=Q2+Q3+Q4+Q5=107312.7KJ/hQMAX=Q2MAX+Q3MAX+Q4MAX+Q5MAX=182335KJ/h每座消化池总耗热量全年平均耗热量：∑Q=642255+107312.7=749567.7KJ/h最大耗热量：∑QMAX=834569+182335=1016904KJ/h热交换器计算采用池外套式泥-水热交换器，全天均匀投配。生污泥进入一级消化池之前，与回流的一级消化污泥先混合再进入热交换器，生污泥：回流污泥=1：2。73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸生污泥量QS1=208/24=8.67m3/h回流消化污泥量QS2=8.67×2=17.33m3/h进入热交换器的总污泥量QS=QS1+QS2=26.00m3/h生污泥的日平均最低温度为TS=12℃生污泥与消化污泥混合后的温度为：TS=（1×12+2×35）/3=27.33℃最大耗热量Qmax=1016904KJ/h，内管管径选用DN75mm，污泥在内管的流速V==1.63m/s(合格)，外管径选用DN125mm.平均温差△Tm计算，当污泥循环量Qs=26.00m3/h得：TS’=TS+=36.67℃热交换器入口水温采用TW=85℃,TW’=75℃,TW-TW’==10℃,则热水循环量为QW==24.29m3/h核算内外管之间的管缝热水流速为v=0.9m/s(合格)△T1=-47.67℃,TS=27.33℃,TS’=36.53℃,TW=85℃,TW’=75℃,△T2=-48.47℃TM=℃73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸L=×1.2=35.67m设每根长4m,则共有根数为N=35.67/4=8.9根，取9根。2.4.5沼气混合搅拌计算1.已知条件消化池单池有效容积V=4153m3,采用沼气循环搅拌2.设计计算搅拌气量消化池搅拌气量一般按5~7m3/(1000m3*min)计，设计取6m3/(1000m3*min)每座消化池气体用量q=0.42m3/s干管，竖管管径循环搅拌系统干管和配气环管流速一般为10~15m/s,竖管为5~7m/s.干管流速取v1=12m/s,干管管径d1（m）为d1==0.210,取200mm每座消化池设24根竖管，竖管流速取v2=7m/s，竖管管径d2(m)为d2==0.056,取d2=50mm竖管长度73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸消化池有效深度H’=h1+h2+h3/2=11m竖管插入污泥面以下的长度h=2/3H’=7.33m压缩机功率通常一座压缩机对应一座消化池所需压缩机功率N为：N=VW式中：N——沼气压缩机功率，W;V——一级消化池容积，m3;W——单位池容所需功率，一般取5~8W/m3.设计取W=5W/m3则N=VW=20765W=20.77KW两座4153m3一级消化池，需两台功率为22KW的压缩机。（5）储气柜本设计采用选择2座低压覆盖式单级湿式贮气柜，设计储气柜容积按平均日产气量的25%计算，则每座容积为：设，通过计算可得，，2.4.6消化池的管道设计73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸⑴投泥管。一般进泥口布置在泥位上层，进泥点及进泥口的形式应有利于搅拌均匀，破碎浮渣。污泥投配管最小管径为150mm，本设计选用200mm。为使投泥均匀且防止污泥结壳，投泥管在泥面以上中部投泥。⑵出泥管。为防止消化池中产生正负压变化，及时排泥，应在投泥同时进行排泥。设排泥管径mm，出泥口布置在池底中央，依靠消化池内静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。用闸阀控制使投配泥与排泥时间相等。除泥口的位置应考虑有利与混合均匀。⑶溢流管。消化池投配过量、投泥不及时或沼气产量与用量不平衡等情况发生时，沼气室内的沼气受到压缩，气压增加甚至可能压破池顶盖。因此，消化池池顶下沿应设有溢流管，及时溢流，保持沼气柜内压力恒定。溢流管的溢流高度必须考虑是在池内收押状态下工作。在非溢流工作状态时，溢流管仍需保持泥封状态。本设计取溢流管mm，设在池顶，使溢流管与最高泥面相同，能溢流，安全排泥。⑷取样管。取样管一般设在池顶，至少2根，其最小管径为100mm，取样管的长度最少应伸入最低泥位以下0.5m。本设计设3根取样管，分设在池顶1根，池边2根，管径mm。⑸沼气管。用以排放沼气至沼气柜，管径取最小管径，即mm。2.5污泥脱水机房污泥脱水机房采用地上式框架结构。73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸2.5.1脱水后污泥量式中——脱水后污泥含水率。设计中脱水后干污泥重量为：2.5.2加药量计算本设计中用带式压滤机脱水的污泥，采用聚丙烯酰胺絮凝剂，对于混合污水污泥投加量按干污泥重的计算，设计中取计算。则2.5.3脱水机型号的选择设计中选用3台DY—3000型带式压滤机，2用1备，带式压滤机的主要技术指标为，泥饼含水率。工作周期定为12小时。则每次处理的泥量为：2.5.4溶药系统73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸①溶药罐容积式中——溶药罐容积，；——每天配药次数；——溶药罐个数；——溶液池药剂浓度，一般采用。设计中取次，个，采用JYB型玻璃钢溶药罐，外形尺寸，有效容积。②溶解池容积：设计中取2个溶解池净尺寸为：。聚丙烯酰胺溶剂困难，水解时间较长，设计中以聚丙烯酰胺水解时24h计。③搅拌装置按每立方米池容输入功率计算，所需功率为：73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸4-19搅拌器总效率采用0.75，搅拌器传动效率采用0.8，则搅拌轴所需电动机功率为④加药泵采用四台耐腐蚀加药泵，溶药罐、溶解池各设2台，型号为50PWF，电机功率为1.1kW。⑤空气净化装置污泥脱水过程中有臭味产生，设计中采用木屑和生物炭滤床的方式对空气进行净化。采用三组空气净化器，在每台带式压滤机上部设集气罩，由通风机将臭气送入净化第3章三级深度处理的设计计算该工艺的三级深度处理采用的是:连续流砂滤+紫外线消毒处理。3.1活性沙过滤器的原理和特点73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸进水口滤液出口滤床空气提升泵布水器滤液出口洗砂器活性砂工作原理图原水通过进水管进入过滤器内部，并经布水器均匀分配后向上流通过滤料层并外排。在此过程中，原水被过滤，水中的污染物含量降低；同时石英砂中污染物的含量增加，并且下层滤料层的污染物含量高于上层滤料。位于过滤器中央的空气提升泵在空压机的作用下将底层截留有污染物的石英砂提至过滤器顶部的洗砂器中清洗，清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排。由于石英砂滤料在过滤器中呈自上而下的运动状态，对原水起搅拌作用，因此搅拌絮凝作用可在过滤器内完成。由于过滤器内滤料清洁及时，可承受较高的进水污染物浓度。活性砂过滤器特殊的内部结构及其自身特点，使得混凝、澄清、过滤可在同一个池体内全部完成。活性砂过滤器具有以下特点：效率高，24小时连续工作，不需停机反冲洗，不需反冲洗阀门和备用过滤器。73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸运行费用低，不需高扬程大流量的反冲洗泵，而且可采用TIS、LIS等方式的间歇洗沙方式，进一步降低运行费用。维护费用低，活性砂过滤器在运行过程当中除石英砂滤料外没有任何转动部件，故障率低，维护费用省。一次性投资低，不需单设混凝池、澄清池等设施，不需反冲洗泵和电动、气动阀门等设备，工程量小，一次性投资省。水头损失小，由于采用了单级滤料且滤料清洁及时，因此活性砂过滤器水头损失很小，大约0.5m。进水水质要求宽松，可长期承受150mg/L浓度SS进水水质，短时承受400mg/L浓度SS冲击而出水水质不变。过滤效果好，出水水质稳定。滤料清洁及时，可保证高质、稳定的出水效果，无周期性水质波动现象。易于改扩建。活性砂过滤器所采用的单元操作方式可根据水量变化灵活增加或删减过滤器数量，易于改扩建。3.2砂滤器设计计算参数砂滤器进水及出水设计水质指标序号项目进水水质出水水质1悬浮物(SS)(mg/L)20≤102五日生化需氧量(BOD5)(mg/L)20≤1073\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸3化学需氧量（COD）(mg/L)60≤504氨氮(mg/L)15≤55总磷（mg/L）1.0≤0.5活性砂过滤系统性能参数如下：型号：　　　　　　DS5000B-D数量：　　　　　　　8组（每组8套为一组，共64套）过滤器面积5.00m2/套过滤器总高度6123mm砂床高度2000mm空气提升泵最大供气量140l/套,min　　负载速度　　　　　　　　　　　　12m/h进水管直径DN200mm出水管直径DN200mm滤液管直径DN65mm放空管直径R2”设计最大处理水量为2350，每套活性砂过滤系统的处理水量为。73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸故设计时采用8组活性砂过滤系统（每组5套，共40套）3.3空气压缩系统空气压缩系统由螺杆空气压缩机、储气罐、油水分离器和一个人工启动程序选择器。螺杆空气压缩机为一体机，包括空气调节罐，油水分离器、电动机、传动系统、冷干机、电脑控制系统、电气系统、油路系统、气路系统。提供的压缩空气是干燥无油的。储气罐体积1.0m3，压力0.8Mpa,碳素钢材质，内外表面做防腐处理。型号GA90-7.5制造商AtlasCopcoAirpower流量16.2m3/min数量2台(一用一备)重量1580kg运输重量1700kg最大工作压力7.5bar电压380V频率50Hz功率90kW工作功率45kW噪音65dB73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸防护等级IP55冷却形式风冷3.4絮凝剂投加系统絮凝剂投加系统由一个配药罐，一个储药罐和二台计量泵组成。配药罐装配有搅拌器，将药剂溶解成浓溶液。浓溶液经在线稀释后转移到储药罐。储药罐有效容积60m3。在本工程种投加聚合氯化铁，药剂浓度为10%，加药量25mg/L。混凝剂投加点为过滤器来水的渠道中，在该渠道中设置混流区，使药剂与来水充分混合。3.5控制系统控制系统由压力仪表、流量仪表、变频器等与PLC组成，对整个水处理设备的运行进行监控。活性砂过滤器控制系统由两部分组成，分为电控和气控。一个电控单元可以控制一到数个气控单元，一个气控单元可以控制一到数个活性砂过滤器单元。控制箱的功能是控制活性砂过滤器的启动，运行，报警。当活性砂过滤器正常运行时，控制箱可以保证连续冲洗；当运行过程出现异常时，警报信号传至控制箱，随后的程序将被停止。同时控制箱通过PLC和在线水质监测仪表确保出水水质达标。本产品通过CE和EMC标准认证。控制箱有以下功能:----控制滤料冲洗速度以确保最佳工况.----控制加药量,以达到最低的运行费用.控制系统性能参数如下：型号ES-PS50773\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸数量1套电控单元长度450mm宽度200mm高度650mm重量21kg电压24/115/230V频率50Hz最大电流10A门开启角度130°防护等级IP65材料钢气控单元8套长度650mm宽度200mm高度650mm重量22~28kg门开启角度130°73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸防护等级IP65材料钢3.6电气配电与马达控制柜a)总控制功率：约180kW(运行功率约45kW)。电压：380V，三相五线制。3.7砂滤器系统设计计算砂滤器的砂面处理直径约为2.52m，设计时砂滤器的直径取2.6m，滤器布置时的间距设为1m。考虑到砂滤器取边缘的安全距离，取1m，设计总平面积为566.2m2，所以，砂滤器系统平面面积设计取600，长为30m，宽为20m.73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸砂滤系统平面布置图紫外线消毒工艺的设计计算A峰值流量Q峰=40000×1.41=56400m3B灯管数初步选用UV3000PLUS紫外线消毒设备，每需要14根灯管则n平=40000/3800×14=147.4根n峰=56400/3800×14=207.8根拟选用6根灯管为一个模块，则总模块数N为73\n青岛理工大学毕业设计（论文）用纸147.4/6=24.6个